光电测试技术激光干涉测试技术／

光干涉检测技术
光干涉检测技术是一种基于光的干涉原理进行测量和分析的技术，它可以用来测量物体的表面形貌、折射率、厚度、介电常数等参数。

光干涉检测技术具有高精度、高灵敏度、非接触等特点，因此在科学研究、工业生产和医疗诊断等领域得到了广泛应用。

光干涉检测技术的基本原理是，当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，它们的光程差会引起光强的变化，产生干涉现象。

干涉现象表现为光强的加强或减弱，取决于光程差是偶数倍还是奇数倍。

通过测量干涉条纹的移动和光强变化，可以计算出物体的形貌、折射率、厚度等参数。

在实际应用中，常见的光干涉检测技术包括干涉显微镜、干涉仪、激光干涉仪等。

这些技术可以用于测量表面粗糙度、晶格常数、薄膜厚度等参数，也可以用于研究光学现象和物理现象。

总之，光干涉检测技术是一种高精度、高灵敏度的光学测量技术，具有广泛的应用前景。

随着光学技术和计算机技术的不断发展，光干涉检测技术将会得到更广泛的应用和推广。

物理实验技术中的位移测量使用方法引言物理实验中，位移测量是非常重要的一项技术，它可以帮助我们准确地测量物体在空间中的位置变化。

不同的实验需要不同的位移测量方法，本文将为大家介绍一些常见的物理实验中的位移测量使用方法。

一、光电法光电法是一种常见的位移测量方法，它利用光束的投射和接收来测量物体的位移。

该方法基于光电效应，通过光电传感器接收光束反射回来的光信号，进而计算物体的位移。

光电法测量位移快速准确，广泛应用于各种实验中，例如光栅移位传感器用于测量光栅条纹的位移。

二、激光干涉法激光干涉法是一种高精度的位移测量方法。

它利用激光光束的干涉现象来测量物体的位移。

将一束激光光束分成两束，分别照射到被测物体上，通过干涉效应，可以测量出物体的微小位移。

激光干涉法在实验室中广泛应用，例如在微纳尺度测量和光学仪器校准中。

三、位移传感器位移传感器是物理实验中最常用的位移测量设备之一。

位移传感器可以通过测量物体的伸缩变化、电容变化、电感变化等来获得位移信息。

它们通常由传感器头和信号处理部分组成。

常见的位移传感器有电容传感器、电感传感器和线性变阻传感器等。

根据实验需求，可以选择不同类型的位移传感器来实现高精度的位移测量。

四、高速相机法高速相机法是一种用于测量物体运动位移的方法。

它通过使用高帧率的相机来捕捉物体连续的图像。

通过分析这些图像中物体的移动情况，可以推算出物体的位移。

高速相机法在物理实验中广泛用于研究快速运动的物体，例如高速冲击试验和流体动力学研究。

五、声波测距法声波测距法是一种基于声音传播速度的位移测量方法。

它通过发射声波并接收反射回来的声波来测量物体的位移。

声波的传播速度是已知的，通过计算声波发射时刻与接收时刻的时间差，可以准确测量出物体的位移。

声波测距法广泛应用于工业领域和物理实验中的位移测量。

结论位移测量是物理实验中不可或缺的一项技术，通过光电法、激光干涉法、位移传感器、高速相机法和声波测距法等不同的测量方法，我们可以获得准确的位移数据。

CSY10L型激光多功能光电测试系统在激光光电教学实验仪器中，CSY10L为全国首创，它将激光在近代测试技术中成功应用的范例，结合光电方法以教学实验的方法进行演示，实验内容新颖科学，使实验者能充分了解和掌握现代激光光电测试技术得主要原理和方法。

系统配置：激光系统；复用光学系统；CCD图像系统；A／D卡；视频卡；光纤传感系统；计算机实验软件主要实验内容：一、光散斑测试实验1、光散斑的性质及测量方法2、面内位移及离面位移的散斑测量3、速度及振动的散斑测量4、散斑编码及图像处理方法二、激光干涉测量1、三维面型的全场干涉测量及计算2、精密位移两的干涉测量方法3、数字干涉测量方法及其他干涉方法三、激光衍射计量技术1、精密狭缝缝宽的衍射测量2、巴俾特原理及细丝直径测量3、变形的全场衍射测量四、激光共焦三维测量1、三维型貌的共焦测量2、共焦显微镜的测量原理及相关技术实验五、纳米测量系统及演示实验1、利用笔束激光的干涉实现纳米测量的原理演示2、位移的纳米级测量方法3、微弱振动的纳米测量六、光学傅立叶变换及图像处理方法1、常用函数及图形的傅立叶变换2、图形的滤波、增强及像质改善七、光纤传感技术1、光纤单元技术：光源（LD）、耦合器、分束器、光纤接头2、SM光纤、PM光纤的原理和性能演示3、光纤传感—光线干涉传感系统实验4、光纤格林－台曼干涉系统实验5、光纤马赫－任德系统或光纤FP系统6、光纤传感－精密温度测试7、光线传感－压力标定温度8、仪器尺寸720×600×300mm，重量70kgCSY－10L激光多功能光电测试系统实验仪（Laser Universal Opto-Eletro Testing Systems）是在系列传感器实验系统的基础上发展的新型光电测试实验系统，用于仪器科学，计量测试专业，自动控制专业以及物理专业等课程教学。

其特点是实验内容新颖，技术先进，功能多样。

通过实验指导书提供的数十种实验，能完成包括激光、散斑、衍射、光电、共焦、光纤、纳米、图像等多种先进测试技术的实验，给学习者了解和掌握现代光学测试技术中的一些主要原理及方法建立基础，达到实验者今后在应用中做到举一反三的目的。

基于激光干涉测试技术的表面形貌分析研究近年来，随着科学技术的不断发展，人们对于表面形貌分析的研究不断深入。

而基于激光干涉测试技术的表面形貌分析技术，因其高精度、高分辨率、高稳定性等特点，已经逐渐成为表面形貌分析方面的一种重要手段。

本文主要讨论如何基于激光干涉测试技术进行表面形貌分析研究。

一、激光干涉测试技术的基本原理激光干涉测试是通过利用激光光学的干涉原理，来对物体表面形貌进行高精度的测量。

首先，将激光光源经过分光器进行分光，形成两束平行的光线。

其中一束经过反射镜反射到物体表面上，另一束则照射到参考镜上。

由于两束光线路径长度差异的存在，使得两束光线到达干涉面时会发生干涉现象。

通过干涉光的强度分布，可以获得物体表面的形貌信息。

一般采用相位移转换技术来提高测量精度。

二、激光干涉测试技术在表面形貌分析中的应用1. 光学元件的表面形貌测量激光干涉测试技术可用于光学元件的表面形貌测量，包括镜片、棱镜、透镜等。

通过不同的反射镜和透镜的组合，可获得物体表面的不同形貌信息，进而用于提高光学元件的制作精度和光学性能。

2. 电子芯片的表面形貌测量激光干涉测试技术可用于电子芯片的表面形貌测量。

电子芯片表面的形貌及粗糙度对芯片性能影响很大，而干涉测量技术可实现对芯片表面的三维测量，包括芯片尺寸、平整度、平坦度等参数。

这些参数的测量结果对于芯片制造和质量控制非常重要。

3. 材料薄膜的表面形貌测量针对材料薄膜的表面形貌测量而言，激光干涉测试技术也有着广泛的应用。

通过测量薄膜表面的波前高度分布和厚度分布，可以得到薄膜材料的质量、粗糙度等重要参数。

4. 机械零件的表面形貌测量除此之外，激光干涉测试技术还可以用于机械零件的表面形貌测量。

这些零件的表面形貌信息直接关系到所使用的机械设备的性能。

因此对于机械零件的形貌信息的快速、准确测量，也成为激光干涉测试技术得以广泛应用的原因之一。

三、激光干涉测试技术的发展与未来趋势随着计算机技术和光电技术的快速发展，激光干涉测试技术的精度、稳定性和测量速度不断提升。

什么是光电检测？光电检测技术介绍(-)检测一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来判别被测参数是否合格或参数量是否存在。

测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。

在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量,而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大〃坏口变化等情况。

这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。

测量有两种方式：即直接测量和间接测量直接测量是对被测量进行测量时,对以表读数不经任何运算,直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。

如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI,通过测量到的电压和电流，计算出功率。

直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。

光电传感器与敏感器的概念传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。

在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。

从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。

能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。

而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化，不需外加激励源。

在很多情况下，所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。

这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。

激光干涉位移测量技术摘要：为了实现纳米级以上分辨力位移的测量研究，利用激光干涉位移测量技术可以达到纳米级分辨力，其具有可溯源、分辨力高、测量速度快等特点，是目前位移测量领域的主流技术。

本文对目前主要的激光干涉位移测量技术进行了分类介绍，并对各种干涉仪的特点进行了分析，最后介绍了激光干涉位移测量技术的国内外发展现状和趋势。

关键词：纳米级；激光干涉；位移测量；1 引言干涉测量技术( interferometry ) 是基于电磁波干涉理论，通过检测相干电磁波的图样，频率、振幅、相位等属性，将其应用于各种相关的测量技术的统称。

用于实现干涉测量技术的仪器被称为干涉仪。

在当今多个科研领域，干涉测量技术都发挥着重要的作用，包括天文学，光纤光学，以及各种工程测量学。

其中由于上个世纪60年代激光的研制成功，使得激光干涉测量技术在各种精密工程领域得到了广泛的应用。

它的基本功能是将机械位移信息变成干涉条纹的电信号，再对干涉条纹进行调理和细分，进而获得所需要的测量信息。

整个激光干涉测量系统中主要的组成部分有光电转换、信号调理、信号细分处理。

1.1激光干涉仪分类激光干涉仪是以干涉测量为原理，利用激光作为长度基准，对数控设备(加工中心、三坐标测量机等)的位置精度（定位精度、重复定位精度等）、几何精度（抚养扭摆角度、直线度、垂直度）进行精密测量的精密测量技术。

由于激光具有波长稳定、波长短、具有干涉性，使得激光在现代光电测量系统中占据了重要的地位，尤其是在激光干涉测量系统中。

下面介绍激光干涉仪测量原理以及激光干涉仪。

光的相长干涉和相消干涉：图1.光的相长以及相消干涉如果两束光相位相同，光波会叠加增强，表现为亮条纹，如果两束光相位相反，光波会相互抵消，表现为暗条纹。

图1.1就是光的相长以及相消干涉，而激光干涉仪主要依据的原理就是激光的干涉产生明亮条纹并将其转换成相关的电信号，从而获取所需要的位移信息。

整个光电系统中激光干涉仪是最重要的组成部分，虽然目前市场存在各式的激光干涉仪，但从其工作的基本原理上来说，主要可以分为单频激光干涉仪以及外差激光干涉仪两种基本类型。

第1章概述光电检测技术是光电信息技术的主要技术之一，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。

如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图像测量等。

光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量，他具有如下特点：（1）高精度。

光电测量的精度是各种测量技术中精度最高的一种。

如用激光干涉法测量长度的精度可达0.05μm/m；光栅莫尔条纹法测角可达到；用激光测距法测量地球与月球之间距离的分辨力可达到1m。

（2）高速度。

光电测量以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，无疑用光学方法获取和传递信息是最快的。

（3）远距离、大量程。

光是最便于远距离粗寒痹的介质，尤其适用于遥控和遥测，如武器制导、光电跟踪、电视遥测等。

（4）非接触测量。

光照到被测物体上可以认为是没有测量力的，因此也无摩擦，可以实现动态测量，是各种测量方法中效率最高的一种。

（5）寿命长。

在理论上光波是永不磨损的，只要复现性做得好，可以永久的使用。

（6）具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。

用光电方法还便于信息的控制和存储，易于实现自动化，，易于与计算机连接，易于实现只能化。

光电测试技术是现代科学、国家现代化建设和人民生活中不可缺少的新技术，是机、光、电、计算机相结合的新技术，是最具有潜力的信息技术之一。

1.1本课题的前景与意义随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。

传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。

这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。

而且安全性能也不是很好。

光电报警就很好的改善了这些方面。

如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。

光电技术与光电检测技术概述摘要: 光电技术是以激光, 红外, 微电子等为基础旳, 由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。

光电检测技术是光电技术中最重要最核心旳部分, 它重要涉及光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息旳光电解决技术等。

如用光电措施实现多种物理量旳测量, 微光、弱光测量, 红外测量, 光扫描、光跟踪测量, 激光测量, 光纤测量, 图象像测量等。

它集中发展了光学和电子固有旳技术优势, 形成了许多崭新功能和良好旳技术性能, 在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛旳应用和巨大旳潜力, 成为新技术革命时代和信息社会旳重要技术支柱, 受到了各方面注重, 从而得到了迅速发展。

核心词: 光电技术光电检测技术引言在目前信息化社会中, 光电技术已成为获取光学信息或提取他信息旳手段。

它是人类能更有效地扩展自身能力, 使视觉旳长波延长到亚毫米波, 短波延伸至X射线、γ射线, 乃至高能粒子。

并且可以在飞秒级记录超迅速现象, 如核反映、航空器发射等旳变化过程。

并且光电检测技术是一种非接触测量旳高新技术, 是光电技术旳核心和重要构成部分。

通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息旳光辐射进行检测, 并转换为电信号, 经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、解决, 最后得出所需检测物旳几何量或物理量等参数。

因此, 光电检测技术是现代检测技术旳重要手段和措施, 是计量技术旳一种重要发展方向。

一、光电技术与光电检测技术旳含义现代科学技术发展旳一种明显性特点是纵横交叉, 彼此渗入, 边沿科学不断露头和进展迅速。

由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统旳一般原理, 因此在电系统中旳许多行之有效旳理论和分析措施都可以移植到光学中来。

随着大规模集成电路旳发展, 光学也开始向集成化发展。

光电技术是以激光, 红外, 微电子等为基础旳, 由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成旳高新技术。

激光散斑干涉电子测量技术李康华（哈尔滨工业大学威海校区光电科学系，威海 264209）摘要：激光散斑干涉测量是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面变形测量出来。

本文介绍了激光散斑干涉技术的原理、检测方法及其应用。

从实验检测中,发现其是一种非常便捷、先进、并具有发展潜力的光测技术,能广泛应用在许多领域中,尤其是工业产品生产的领域中。

关键词:激光散斑干涉技术1 引言散斑现象早已被人们所熟悉,但是在激光问世之后才被深刻的了解,并且应用到许多的领域.激光是一种高度相干性的光源,当它照射在具有漫反射性质的物体表面,根据惠更斯理论,物体表面的每一点都可以看成一个点光源,从物体表面反射的光在空间相互叠加,就会在整个空间发生干涉,形成随机分布的,明暗相间的斑点,这些斑点成为激光斑点(speckle)[1].随着科技的发展，对散斑的深入研究，人们发现, 发现这些斑点的大小和位置虽然是随机分布，但是整体上斑点是符合统计学规律的。

在一点范围内，散斑场的运动是与物体表面上各点的运动一一对应的。

散斑的尺寸和形状, 与物体表面的结构、观察位置、光源和光源到记录装置之间的光程等因素有关。

当物体表面位移或变形时, 其散斑图也随之发生变化, 物体散斑虽为随机分布。

但物体变形前、后散斑有一定规律, 且常有物体表面位移或变形的信息。

散斑干涉计量就是根据与物体变形有内在联系的散斑图, 将物体表面位移或变形测量出来。

激光散斑干涉法测量物体变形，除了具备全息干涉法的非接触直观，可以遥感，全场性实时性外，还具备光路简单，对试件表面，实验条件要求不高，计算方便，精度可靠等特点[8-10]。

因此，激光散斑干涉电子测量技术在许多领域上都得到到了广泛的应用。

2 散斑干涉原理散斑干涉计量的全过程分为2 步: 第1 步应用相干光照射目标的粗糙表面, 记录目标表面位移信息的散斑图; 第2 步将记录的散斑图放在某一分析光路( 逐点分析或全场分析光路) 中, 把散斑图中传感的位移或变形信息分离出来, 进行定性或定量分析。